(57)【要約】【課題】最適なコントラスト調整を行うために、輝度信号を複数の信号レベル領域に区分したヒストグラムを生成する。【解決手段】１フレーム単位内の複数の画素に対応したデジタルＹ信号を一定の信号レベル範囲毎に複数の信号レベル領域に区分し、全画素に対して各信号レベル領域に含まれる画素の割合を検出してヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段１２と、補正係数が設定され、この補正係数を記憶する補正係数記憶手段１３と、ヒストグラム及び補正係数に応じて各信号レベル領域における信号レベルに対する補正値を算出し、この補正値に基づいてデジタルＹ信号の入出力特性を調整する演算手段１４と、演算手段によって調整された入出力特性に応じて、デジタルＹ信号をガンマ補正するＹ−γ補正手段１１を具備している。【選択図】    図１
2006101421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある単位内の複数の画素に対応した輝度信号を一定の信号レベル範囲毎に複数の信号レベル領域に区分し、全画素に対して各信号レベル領域に含まれる画素の割合を検出してヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段と、
補正係数が設定され、この補正係数を記憶する補正係数記憶手段と、
前記ヒストグラム及び補正係数に応じて前記各信号レベル領域における信号レベルに対する補正値を算出し、この補正値に基づいて輝度信号の入出力特性を調整する演算手段と、
前記演算手段によって調整された入出力特性に応じて、前記輝度信号をガンマ補正する補正手段
を具備したことを特徴とする映像信号処理回路。
【請求項２】
前記ある単位内の複数の画素に対応した輝度信号が、１フレーム内の複数の画素に対応したものであることを特徴とする請求項1記載の映像信号処理回路。
【請求項３】
前記ヒストグラム生成手段は、前記輝度信号を前記複数の信号レベル領域に区分する際に、前記一定の信号レベル範囲が任意に設定できることを特徴とする請求項1記載の映像信号処理回路。
【請求項４】
前記ヒストグラム生成手段で検出された各信号レベル領域に含まれる画素の割合をｘ（％）、輝度信号を複数の信号レベル領域に区分する際の前記一定の信号レベル範囲をｙ（IRE）、各信号レベル領域が占める全信号レベル領域に対する割合をｚ（％）、前記補正係数をＹ（IRE）としたときに、前記演算手段は、
ａ＝ｙ（IRE）＋｛ｘ（％）−ｚ（％）｝×Ｙ（IRE）
で与えられる計算式に基づいて、前記各信号レベル領域における信号レベルに対する補正値ａを算出することを特徴とする請求項1記載の映像信号処理回路。
【請求項５】
前記演算手段は、前記算出した補正値を対応する前記各信号レベル領域における最大出力信号レベルに対する増分として設定し、それぞれの信号レベル領域における最小出力信号レベルと最大出力信号レベルとの間を直線で近似することにより、輝度信号の入出力特性を調整することを特徴とする請求項４記載の映像信号処理回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのフラットパネルにおける画質を調整する画質調整回路に係り、特にコントラストを調整する映像信号処理回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのフラットパネルは、その特性上、入力ダイナミックレンジが狭い。この狭い入力レンジを有効に活用するため、入力信号の状態に応じて信号振幅を拡大するレベルを任意に設定するダイナミックコントラスト（Ｙ−γ）補正回路が用いられる。
【０００３】
従来では、例えば非特許文献１に記載されているようなＹ−γ補正方法が知られている。このＹ−γ補正方法では、予め任意の２点のIREレベルが設定され、この設定されたレベルを基準にして暗部と明部に区分して画質調整が行われている。例えば、暗いシーンでは、フラットな特性の場合と比べて２点のIREレベルが共に高くされることで、暗部における入力信号の振幅が拡大される。中間の明るさのシーンでは、フラットな特性の場合と比べて、暗部側のIREは低くされ、明部側のIREが高くされることで、暗部における入力信号の振幅は縮小され、明部における入力信号の振幅は拡大される。さらに、明るいシーンでは、フラットな特性の場合と比べて２点のIREレベルが共に低くされることで、明部における入力信号の振幅が拡大される。
【０００４】
しかし、上記従来のＹ−γ補正方法は、２点のIREレベルの設定を変えることでコントラスト調整を行っているので、種々の入力信号に対して最適な調整が行えないという不都合がある。
【非特許文献１】東芝：FACE“face”デジタルプラットフォーム、［online］、［平成16年9月29日検索］、インターネット＜URL ：http://www.toshiba.co.jo/product/tv/product/fdp/digpla_pop/pdp_dproces/＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、種々の入力信号に対して最適なコントラスト調整を行うことができる映像信号処理回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の映像信号処理回路は、ある単位内の複数の画素に対応した輝度信号を一定の信号レベル範囲毎に複数の信号レベル領域に区分し、全画素に対して各信号レベル領域に含まれる画素の割合を検出してヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段と、補正係数が設定され、この補正係数を記憶する補正係数記憶手段と、前記ヒストグラム及び補正係数に応じて前記各信号レベル領域における信号レベルに対する補正値を算出し、この補正値に基づいて輝度信号の入出力特性を調整する演算手段と、前記演算手段によって調整された入出力特性に応じて、前記輝度信号をガンマ補正する補正手段を具備している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の映像信号処理回路によれば、種々の入力信号に対して最適なコントラスト調整を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明を実施の形態により説明する。
【０００９】
図１は本発明の一実施形態に係る映像信号処理回路の構成を示すブロック図である。コントラスト調整回路１０は、入力されるデジタルＹ（輝度）信号の状態に応じてコントラスト調整を行うものであり、Ｙ−γ補正手段１１、ヒストグラム生成手段１２、補正係数記憶手段１３及び演算手段１４などからなる。
【００１０】
マイコン（マイクロコンピュータ）２０は、コントラスト調整回路１０の動作を制御すると共に、リモコン信号に応じて各種データの設定を行う。
【００１１】
ヒストグラム生成手段１２は、ある単位内の複数の画素、例えば１フレーム（１画面）内の複数の画素に対応したデジタルＹ信号を一定の信号レベル範囲毎に複数の信号レベル領域に区分し、全画素に対して各信号レベル領域に含まれる画素の割合を検出してヒストグラムを生成する。また、ヒストグラム生成手段１２は、マイコン２０から送られるデータに応じて、デジタルＹ信号を複数の信号レベル領域に区分する際に、一定の信号レベル範囲が任意に設定される。例えば、デジタルＹ信号の最大値100（IRE）を５等分した20（IRE）毎の信号レベル範囲が設定される。
【００１２】
補正係数記憶手段１３は、マイコン２０からのデータに応じて補正係数が設定され、この補正係数を記憶する。
【００１３】
演算手段１４には、ヒストグラム生成手段１２で生成されたヒストグラム及び補正係数記憶手段１３に記憶されている補正係数が、マイコン２０を介して供給される。そして、演算手段１４は、ヒストグラム及び補正係数に応じて前記各信号レベル領域における信号レベルに対する補正値を算出し、さらに、算出した補正値を対応する各信号レベル領域における最大出力信号レベルに対する増分として設定し、それぞれの信号レベル領域における最小出力信号レベルと最大出力信号レベルとの間を直線で近似することにより、輝度信号の入出力特性を調整する。
【００１４】
Ｙ−γ補正手段１１は、演算手段１４によって調整された入出力特性に応じて、コントラスト調整回路１０に入力される次フレームのデジタルＹ信号に対してガンマ（γ）補正を行う。
【００１５】
次に、上記構成でなる映像信号処理回路の動作を説明する。コントラスト調整回路１０にデジタルＹ信号が入力されると、ヒストグラム生成手段１２でヒストグラムが生成される。このヒストグラムは、予め補正係数記憶手段１３に記憶されている補正係数と共に、マイコン２０を経由して演算手段１４に送られる。演算手段１４は、ヒストグラムと補正係数とに応じて、各信号レベル領域における信号レベルに対する補正値を算出し、さらに輝度信号の入出力特性を調整する。Ｙ−γ補正手段１１は、演算手段１４によって調整された入出力特性に応じて、コントラスト調整回路１０に入力される次フレームのデジタルＹ信号に対してガンマ補正を行う。
【００１６】
図２は、ヒストグラム生成手段１２で生成されたヒストグラムの一例を示している。この例は、１フレーム内の複数の画素に対応したデジタルＹ信号が20（IRE）の範囲毎に５つの信号レベル領域に区分されている場合のものである。また、本例では、全画素に対して、0（IRE）から20（IRE）を超えない範囲の信号レベル領域に含まれる画素の割合が40（％）、20（IRE）から40（IRE）を超えない範囲の信号レベル領域に含まれる画素の割合が30（％）、40（IRE）から60（IRE）を超えない範囲の信号レベル領域に含まれる画素の割合が20（％）、60（IRE）から80（IRE）を超えない範囲の信号レベル領域に含まれる画素の割合が10（％）、及び80（IRE）〜100（IRE）の範囲の信号レベル領域に含まれる画素の割合が0（％）である場合を示している。
【００１７】
このようなヒストグラムは、ヒストグラム生成手段１２において、例えば、入力されるデジタルＹ信号の値を画素毎に検出し、その値が５つの信号レベル領域のどの領域に属しているかを検出し、１フレーム分の検出が終了した後に、各信号レベル領域に属している画素の数をカウントすることにより生成してもよい。
【００１８】
演算手段１４は、上記のようにして生成されたヒストグラムと、予め補正係数記憶手段１３に記憶されている補正係数とを用いて、各信号レベル領域における信号レベルに対する補正値を以下のようにして算出する。すなわち、ヒストグラム生成手段１２で検出された各信号レベル領域に含まれる画素の割合をｘ（％）、デジタルＹ信号を複数の信号レベル領域に区分する際の一定の信号レベル範囲をｙ（IRE）、各信号レベル領域が占める全信号レベル領域に対する割合をｚ（％）、前記補正係数をＹ（IRE）としたときに、
ａ＝ｙ（IRE）＋｛ｘ（％）−ｚ（％）｝×Ｙ（IRE）  …  …  （１）
で与えられる計算式に基づいて、各信号レベル領域における信号レベルに対する補正値ａを算出する。
【００１９】
図２に示すヒストグラムの例では、デジタルＹ信号を５つの信号レベル領域に区分する際の信号レベル範囲であるｙは20（IRE）、各信号レベル領域が占める全信号レベル領域に対する割合ｚは、20（IRE）÷100（IRE）＝20（％）である。
【００２０】
ここで、予め補正係数記憶手段１３に記憶されている補正係数Ｙが25（IRE）であるとすると、演算手段１４では、以下のようにして各信号レベル範囲における信号レベルに対する補正値ａが算出される。ただし、各信号レベル範囲の右側に示されている信号レベルは、境界値は含まない。
【００２１】
(1)信号レベル範囲が0〜20（IRE）の信号レベル領域
ａ＝ｙ（IRE）＋｛ｘ（％）−ｚ（％）｝×Ｙ（IRE）
＝20（IRE）＋｛0.4−0.2｝×25（IRE）
＝20（IRE）＋5（IRE）＝25（IRE）  …  …  （２）
(2)信号レベル範囲が20〜40（IRE）の信号レベル領域
ａ＝ｙ（IRE）＋｛ｘ（％）−ｚ（％）｝×Ｙ（IRE）
＝20（IRE）＋｛0.3−0.2｝×25（IRE）
＝20（IRE）＋2.5（IRE）＝22.5（IRE）  …  …  （３）
(3)信号レベル範囲が40〜60（IRE）の信号レベル領域
ａ＝ｙ（IRE）＋｛ｘ（％）−ｚ（％）｝×Ｙ（IRE）
＝20（IRE）＋｛0.2−0.2｝×25（IRE）
＝20（IRE）＋0（IRE）＝20（IRE）  …  …  （４）
(4)信号レベル範囲が60〜80（IRE）の信号レベル領域
ａ＝ｙ（IRE）＋｛ｘ（％）−ｚ（％）｝×Ｙ（IRE）
＝20（IRE）＋｛0.1−0.2｝×25（IRE）
＝20（IRE）-2.5（IRE）＝17.5（IRE）  …  …  （５）
(5)信号レベル範囲が80〜100（IRE）の信号レベル領域
ａ＝ｙ（IRE）＋｛ｘ（％）−ｚ（％）｝×Ｙ（IRE）
＝20（IRE）＋｛0−0.2｝×25（IRE）
＝20（IRE）-5（IRE）＝15（IRE）  …  …  （６）
すなわち、信号レベル範囲が0〜20（IRE）の信号レベル領域、20〜40（IRE）の信号レベル領域、40〜60（IRE）の信号レベル領域、60〜80（IRE）の信号レベル領域、80〜100（IRE）の信号レベル領域における補正値ａは、それぞれ25（IRE）、22.5（IRE）、20（IRE）、17.5（IRE）、15（IRE）となる。
【００２２】
演算手段１４は、さらに、上記のようにして算出した補正値を用いて、デジタルＹ信号の入出力特性を調整する。この調整は以下のようにして行われる。すなわち、算出した補正値を対応する各信号レベル領域における最大出力信号レベルに対する増分として設定し、それぞれの信号レベル領域における最小出力信号レベルと最大出力信号レベルとの間を直線で近似することにより、輝度信号の入出力特性を調整する
図３は、図２に示すようなヒストグラムを用いて調整された入出力特性の一例を示している。
【００２３】
信号レベル範囲が0〜20（IRE）の信号レベル領域における補正値は25（IRE）である。この信号レベル領域では、最大出力信号レベルが25（IRE）となるように0〜25（IRE）との間で入出力特性が直線近似される。この信号レベル領域における補正値25（IRE）は信号レベル範囲ｙ（ｙ＝20（IRE））よりも十分に大きいので、この信号レベル領域では、フラットな特性に比べてコントラストが大きくアップする。
【００２４】
信号レベル範囲が20〜40（IRE）の信号レベル領域における補正値は22.5（IRE）である。この信号レベル領域では、信号レベル範囲が0〜20（IRE）の信号レベル領域における最大出力信号レベルである25（IRE）に対する増分として補正値22.5（IRE）が加算され、最大出力信号レベルは25（IRE）＋22.5（IRE）＝47.5（IRE）となる。そして、最小出力信号レベル25（IRE）と最大出力信号レベル47.5（IRE）との間で入出力特性が直線近似される。この信号レベル領域における補正値22.5（IRE）は信号レベル範囲ｙ（ｙ＝20（IRE））よりもわずかに大きいので、この信号レベル領域では、フラットな特性に比べてコントラストがわずかにアップする。
【００２５】
信号レベル範囲が40〜60（IRE）の信号レベル領域における補正値は20（IRE）である。この信号レベル領域では、信号レベル範囲が20〜40（IRE）の信号レベル領域における最大出力信号レベルである47.5（IRE）に対する増分として補正値20（IRE）が加算され、最大出力信号レベルは47.5（IRE）＋20（IRE）＝67.5（IRE）となる。そして、最小出力信号レベル47.5（IRE）と最大出力信号レベル67.5（IRE）との間で入出力特性が直線近似される。この信号レベル領域における補正値20（IRE）は信号レベル範囲ｙ（ｙ＝20（IRE））と同じなので、この信号レベル領域では、フラットな特性に比べてコントラストは調整されない。
【００２６】
信号レベル範囲が60（IRE）から80（IRE）の信号レベル領域における補正値は17.5（IRE）である。この信号レベル領域では、信号レベル範囲が40〜60（IRE）の信号レベル領域における最大出力信号レベルである67.5（IRE）に対する増分として補正値17.5（IRE）が加算され、最大出力信号レベルは67.5（IRE）＋17.5（IRE）＝85（IRE）となる。そして、最小出力信号レベル67.5（IRE）と最大出力信号レベル85（IRE）との間で入出力特性が直線近似される。この信号レベル領域における補正値17.5（IRE）は信号レベル範囲ｙ（ｙ＝20（IRE））よりもわずかに小さいので、この信号レベル領域では、フラットな特性に比べてコントラストはわずかにダウンする。
【００２７】
さらに、信号レベル範囲が80（IRE）から100（IRE）の信号レベル領域における補正値は15（IRE）である。この信号レベル領域では、信号レベル範囲が60〜80（IRE）の信号レベル領域における最大出力信号レベルである85（IRE）に対する増分として補正値15（IRE）が加算され、最大出力信号レベルは85（IRE）＋15（IRE）＝100（IRE）となる。そして、最小出力信号レベル85（IRE）と最大出力信号レベル100（IRE）との間で入出力特性が直線近似される。この信号レベル領域における補正値15（IRE）は信号レベル範囲ｙ（ｙ＝20（IRE））よりも十分に小さいので、この信号レベル領域では、フラットな特性に比べてコントラストは大きくダウンする。
【００２８】
Ｙ−γ補正手段１１では、上記のようにして直線近似された入出力特性に応じて、入力デジタルＹ信号がガンマ補正されることでコントラスト調整が行われる。
【００２９】
このように、上記実施形態における映像信号処理回路では、デジタルＹ信号のヒストグラム検出結果に応じて入出力特性を調整し、信号成分が多く含まれる信号レベル領域ではコントラストが伸張され、信号成分が少ない信号レベル領域ではコントラストが縮小されるようにγ補正が行われるので、種々の入力信号に対して最適な調整を行うことができる。
【００３０】
次に、上記実施形態の映像信号処理回路を用いて、種々のデジタルＹ信号に対してγ補正を行った結果を、従来方法と対比して説明する。
【００３１】
図４、図５及び図６は、それぞれ暗いシーン、中間の明るさのシーン及び明るいシーンに対応したデジタルＹ信号が入力された場合を示しており、各図（ａ）は従来方法による場合、各図（ｂ）は実施形態の場合である。なお、各図（ａ）、（ｂ）において、破線で示した特性はフラットな特性であり、各図（ｂ）中に一点鎖線で示した特性は各図（ａ）中に示される従来方法による特性である。
【００３２】
従来方法において、暗いシーン、中間の明るさのシーン及び明るいシーンのいずれにおいても、信号レベルは伸張されてコントラストが改善されている。しかし、上記実施形態の場合には、信号レベルの広い範囲に渡って、きめ細かなコントラスト調整を行うことができる。しかも、先の補正係数Ｙの値を大きく設定することで、コントラストの伸張の度合いを高めることができるので、特に暗いシーン及び明るいシーンにおけるコントラストがより改善される。
【００３３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能であることはいうまでもない。例えば、上記実施形態では、１フレーム内の複数の画素に対応した輝度信号を、一定の信号レベル範囲毎に複数の信号レベル領域に区分し、全画素に対して各信号レベル領域に含まれる画素の割合を検出してヒストグラムを生成する場合について説明した。しかし、１フレーム内の複数の画素ではなく、例えば１走査ライン内の複数の画素に対応した輝度信号に応じてヒストグラムを生成するように変形してもよい。
【００３４】
また、複数の画素に対応した輝度信号を、一定の信号レベル範囲毎に複数の信号レベル領域に区分する際に、５つの信号レベル領域に区分する場合について説明した。しかし、５つを超える信号レベル領域、例えば１０個の信号レベル領域に区分するようにしてもよく、より多くの信号レベル領域に区分することで、よりきめ細かなコントラスト調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る映像信号処理回路の構成を示すブロック図。
【図２】図１中のヒストグラム生成手段で生成されたヒストグラムの一例を示す図。
【図３】図２に示すヒストグラムを用いて調整された入出力特性の一例を示す図。
【図４】上記実施形態の映像信号処理回路を用いて暗いシーンに対応したデジタルＹ信号に対してγ補正を行った結果を従来方法と対比して示す図。
【図５】上記実施形態の映像信号処理回路を用いて中間の明るさのシーンに対応したデジタルＹ信号に対してγ補正を行った結果を従来方法と対比して示す図。
【図６】上記実施形態の映像信号処理回路を用いて明るいシーンに対応したデジタルＹ信号に対してγ補正を行った結果を従来方法と対比して示す図。
【符号の説明】
【００３６】
１０…コントラスト調整回路、１１…Ｙ−γ補正手段、１２…ヒストグラム生成手段、１３…補正係数記憶手段、１４…演算手段、２０マイコン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006101421.tif 000007
【図６】
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